Gambar simulasi yang menunjukkan taburan jirim di Alam Semesta. Kredit gambar: MPG. Klik untuk membesarkan.
Konsortium Virgo, kumpulan astrofisikawan antarabangsa dari UK, Jerman, Jepun, Kanada dan AS hari ini (2 Jun) telah mengeluarkan hasil pertama dari simulasi terbesar dan paling realistik mengenai pertumbuhan struktur kosmik dan pembentukan galaksi dan quasar. Dalam sebuah makalah yang diterbitkan dalam Nature, Virgo Consortium menunjukkan bagaimana membandingkan data simulasi tersebut dengan tinjauan pemerhatian yang besar dapat mendedahkan proses fizikal yang mendasari pembentukan galaksi dan lubang hitam sebenar.
"Simulasi Milenium" menggunakan lebih daripada 10 bilion zarah jirim untuk menelusuri evolusi penyebaran jirim di wilayah kubik Alam Semesta lebih dari 2 bilion tahun cahaya di satu sisi. Ia menyimpan komputer super utama di Pusat Superkomputer Max Planck Society di Garching, Jerman selama lebih dari satu bulan. Dengan menerapkan teknik pemodelan yang canggih pada 25 Terabyte (25 juta Megabait) output yang tersimpan, saintis Virgo dapat membuat sejarah evolusi untuk kira-kira 20 juta galaksi yang mengisi jumlah besar ini dan untuk lubang hitam supermasif yang kadang-kadang dilihat sebagai quasar di hati mereka .
Teleskop yang sensitif terhadap gelombang mikro dapat menggambarkan Alam Semesta secara langsung ketika berusia 400,000 tahun. Satu-satunya struktur pada masa itu adalah riak lemah di lautan jirim dan sinaran yang tidak seragam. Evolusi yang didorong oleh graviti kemudian mengubah riak ini menjadi struktur yang sangat kaya yang kita lihat hari ini. Pertumbuhan inilah yang dirancang untuk diikuti oleh Simulasi Milenium, dengan tujuan berkembar untuk memeriksa bahawa paradigma baru untuk evolusi kosmik ini benar-benar konsisten dengan apa yang kita lihat, dan meneroka fizik kompleks yang menimbulkan galaksi dan lubang hitam pusatnya .
Kemajuan terkini dalam kosmologi menunjukkan bahawa sekitar 70 peratus Alam Semesta kita pada masa ini terdiri daripada Tenaga Gelap, medan kekuatan misteri yang menyebabkannya berkembang dengan lebih pantas. Kira-kira satu perempat nampaknya terdiri dari Cold Dark Matter, sejenis zarah unsur baru yang belum dapat dikesan secara langsung di Bumi. Hanya kira-kira 5 peratus dibuat daripada bahan atom biasa yang biasa kita ketahui, kebanyakannya terdiri daripada hidrogen dan helium. Semua komponen ini dirawat dalam Simulasi Milenium.
Dalam artikel Nature mereka, para saintis Virgo menggunakan Millennium Simulation untuk mengkaji pertumbuhan awal lubang hitam. The Sloan Digital Sky Survey (SDSS) telah menemui sejumlah kuarsa yang sangat jauh dan sangat terang yang kelihatannya menampung lubang hitam sekurang-kurangnya satu miliar kali lebih besar daripada Matahari pada waktu Alam Semesta kurang dari sepersepuluh dari zaman sekarang.
"Banyak ahli astronomi menganggap ini mustahil untuk disatukan dengan pertumbuhan struktur secara beransur-ansur yang diramalkan oleh gambar standard", kata Dr Volker Springel (Max Planck Institute for Astrophysics, Garching) pemimpin projek Millennium dan pengarang pertama artikel itu, "Namun , ketika kami mencuba pemodelan formasi galaksi dan quasar, kami mendapati bahawa beberapa lubang hitam besar terbentuk cukup awal untuk menjelaskan kuarsa SDSS yang sangat jarang berlaku ini. Host galaksi mereka pertama kali muncul dalam data Milenium ketika Alam Semesta baru berusia beberapa ratus juta tahun, dan pada masa sekarang mereka telah menjadi galaksi paling besar di pusat-pusat kelompok galaksi terbesar. "
Bagi Prof Carlos Frenk (Institute for Computational Cosmology, University of Durham) ketua Virgo di UK, aspek yang paling menarik dari hasil awal adalah kenyataan bahawa Simulasi Milenium menunjukkan untuk pertama kalinya bahawa corak ciri dicantumkan pada perkara ini pengedaran pada zaman awal dan dapat dilihat secara langsung dalam peta gelombang mikro, harus tetap ada dan harus dapat dikesan dalam taburan galaksi yang diperhatikan. "Sekiranya kita dapat mengukur gerak baryon dengan cukup baik", kata Prof Frenk, "maka mereka akan memberi kita batang pengukur standard untuk mencirikan sejarah geometri dan pengembangan alam semesta dan seterusnya untuk mengetahui tentang sifat Tenaga Gelap."
"Simulasi ini menghasilkan gambar yang mengejutkan dan merupakan tonggak penting dalam pemahaman kita tentang bagaimana alam semesta awal terbentuk." kata Ketua Eksekutif PPARC, Prof Richard Wade. "Simulasi Milenium adalah contoh cemerlang dari interaksi antara teori dan eksperimen dalam astronomi kerana pemerhatian terbaru objek astronomi dapat digunakan untuk menguji ramalan model teori sejarah Alam Semesta."
Aplikasi Simulasi Millenium yang paling menarik dan jauh masih belum ada menurut Prof Simon White (Max Planck Institute for Astrophysics) yang mengetuai usaha Virgo di Jerman. "Kempen pemerhatian baru memberi kami maklumat ketepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya mengenai sifat galaksi, lubang hitam dan struktur skala besar Alam Semesta kita," katanya. "Keupayaan kita untuk meramalkan akibat dari teori kita mesti mencapai tahap ketepatan yang sesuai jika kita ingin menggunakan tinjauan ini dengan berkesan untuk belajar tentang asal usul dan sifat dunia kita. Millennium Simulation adalah alat yang unik untuk ini. Cabaran terbesar kami sekarang adalah untuk menyediakan kekuatannya kepada para astronom di mana-mana sehingga mereka dapat memasukkan pemodelan galaksi dan pembentukan quasar mereka sendiri untuk menafsirkan tinjauan pemerhatian mereka sendiri. "
Sumber Asal: Siaran Berita PPARC
